一种光纤状态检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光纤状态检测的方法及系统，涉及光纤检测技术领域。该方法包括：对光纤标准的输出光场图像进行计算，得到光纤输出光场的标准数值孔径直方图；通过对采集的待测光纤输出光场图像进行分析，得到待测光纤输出光场的数值孔径直方图；将待测光纤输出光场的数值孔径直方图与光纤输出光场的标准数值孔径直方图对比，得到待测光纤输出光场的状态变化。该方法针对多包层光纤的结构特点与光波导特性，设计并实现了基于CCD器件的多包层光纤状态的检测方法。该方法应用于检测光纤缺陷、弯曲状态和损耗参数等，同时还实现了多包层光纤的实时监控与反馈控制。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤状态检测方法及系统
本专利技术涉及光纤检测
，具体涉及一种光纤状态检测方法及系统。
技术介绍
相比于传统单包层光纤，多包层光纤的纤芯与内包层可以同时独立的传导光波。随着光纤技术不断得到发展，多包层光纤在各个领域得到了广泛和深入的应用。在应用与实验的过程中我们发现，多包层光纤具有与传统单包层光纤不同的损耗特性，使得在多包层光纤损耗测量的过程中，传统的主要测量方法不再适用于多包层光纤。传统单包层光纤的损耗测量结果完全相当于单包层光纤的纤芯损耗，其测量原理是通过技术方法(《光纤光学-原理与应用》廖延彪编著，清华大学出版社，2010年9月第一版，225-230页)获得单包层光纤中传导光波总能量的衰减进而得到单包层光纤损耗测量结果。但是在多包层光纤中，光纤损耗的概念包括独立的纤芯损耗，包层损耗，总损耗三个损耗过程，并且纤芯损耗与包层损耗不再与总损耗之间存在明确的对应关系。双包层光纤的损耗特性还关联于双包层光纤的工作状态。例如，当光纤熔接过程或者光纤激光系统的双包层光纤中纤芯损耗大量进入包层，通常意味着光纤的熔接质量，温度状态，应力状态出现了一定程度的异常。在现有的光纤检测技术中，一些专利与文献通过对单包层光纤测量方法进行改进可以实现在双包层光纤的测量过程中独立的提取纤芯损耗与包层损耗达到检测光纤状态的目的，但是准确度，精度与灵敏度仍然不理想。还有一种光纤损耗的测量方法，在测量过程中针对双包层光纤的损耗测量添加了包层功率剥离器，通过对光纤进行包层功率剥离可以清除双包层光纤中的包层光从而进行针对纤芯能量(功率)的独立探测，其损耗的测量值可以在一定程度上真实反映双包层光纤的纤芯损耗。这种方法存在的问题主要在于探测的精度与灵敏度，同时会对光纤造成损伤：由于这种方法通过包层功率剥离器件清除了双包层光纤中的包层光，因此在损耗探测过程中无法提取纤芯光场与包层光场的差动信号增大纤芯损耗测量的灵敏度，同时由于能量(功率)探测器件与注入信号源本身存在不稳定漂动，包层光场信号中包含着相对与纤芯光场信号不稳定性的补偿信号，这种方法导致差动信号与补偿信号同时被清除，降低了测量与检测的准确性。更重要的是，这种探测方法需要多次探测，并且会对光纤造成一定的损伤，无法实现实时的检测。在双包层光纤中纤芯损耗与包层损耗可以明确的表征纤芯波导与包层波导之间的能量流动方向。因此同时检测纤芯光场与包层光场在一些光纤传感技术中得到了应用。这种探测方式通过对双包层光纤包层进行泄漏处理，并且通过探测捕捉泄露出来的能量(暗场探测)作为传感依据。但是其暗场探测器的探测结果是光纤包层场的变化趋势，与真实的包层光场变化曲线有较大的差距。无法建立暗场探测器的探测结果与实际包层光场直接，准确的关联。其次，这种双包层光纤的传感方案仍然会对光纤本身造成损伤。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是：提出了一种光纤状态检测方法，能够对光纤的状态进行实时检测与控制，为光纤的质量检测和状态反馈提供了极大的便利。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种光纤状态检测方法，该方法包括：S1、对光纤标准的输出光场图像进行计算，得到标准光纤输出光场的数值孔径与功率直方图；S2、通过对采集的待测光纤输出光场图像进行分析，得到待测光纤输出光场的数值孔径与功率直方图；S3、将待测光纤输出光场的数值孔径与功率直方图与标准光纤输出光场的数值孔径与功率直方图对比，得到待测光纤输出光场的状态变化。优选的，步骤S2具体包括：S20、对采集的待测光纤输出光场图像进行分析，判断待测光纤输出光斑的中心；S21、计算待测光纤输出光场在每一个环状数值孔径区域内的功率比例，得到待测光纤输出光场的数值孔径与功率直方图。本专利技术还提供了一种光纤熔接状态检测与控制方法，该方法包括：A1、将待输入熔接光纤与待输出熔接光纤进行熔接；A2、检测熔接后的光纤纤芯损耗和包层损耗，得到光纤输出光场的数值孔径与功率直方图；A3、将光纤输出光场的数值孔径与功率直方图与标准光纤输出光场的数值孔径与功率直方图对比，获取光纤熔接过程中的状态；A4、根据熔接过程中光纤输出光场的数值孔径与功率直方图的变化趋势与损耗参数，实时反馈并控制熔接过程参数。本专利技术还提供了一种光纤激光检测与控制方法，该方法包括：B1、检测光纤激光系统中被测包层光纤的纤芯损耗和包层损耗，得到光纤输出光场的数值孔径与功率直方图；B2、将光纤输出光场的数值孔径与功率直方图与标准光纤输出光场的数值孔径与功率直方图对比，获取光纤激光系统的状态；B3、根据光纤激光系统运转过程中光纤输出光场的数值孔径与功率直方图的变化趋势，实时反馈并控制光纤激光系统运转的状态参数。本专利技术还提供了一种光纤状态检测系统，该系统包括：标准光纤数值孔径与功率直方图生成模块、待测光纤数值孔径与功率直方图生成模块和光纤状态比对模块；所述标准光纤数值孔径与功率直方图生成模块，用于对光纤标准的输出光场图像进行计算，得到标准光纤输出光场的数值孔径与功率直方图；所述待测光纤数值孔径与功率直方图生成模块，用于对采集的待测光纤输出光场图像进行分析，得到待测光纤输出光场的数值孔径与功率直方图；所述光纤状态比对模块，用于将待测光纤输出光场的数值孔径与功率直方图与标准光纤输出光场的数值孔径与功率直方图对比，得到待测光纤输出光场的状态变化。本专利技术还提供了一种光纤熔接状态检测系统，其特征在于，该系统包括：光纤熔接系统、第一光纤数值孔径与功率直方图生成模块和光纤熔接状态获取模块、和第一反馈控制模块；所述光纤熔接系统，用于将待输入熔接光纤与待输出熔接光纤进行熔接；所述第一光纤数值孔径与功率直方图生成模块，用于检测熔接后的光纤纤芯损耗和包层损耗，得到第一光纤输出光场的数值孔径与功率直方图；所述光纤熔接状态获取模块，用于根据熔接过程中光纤输出光场的数值孔径与功率直方图的变化趋势与损耗参数，实时反馈并控制熔接过程参数；所述第一反馈控制模块，用于根据熔接过程中光纤输出光场的数值孔径与功率直方图的变化趋势，实时反馈并控制熔接过程参数。本专利技术还提供了一种光纤激光检测系统，其特征在于，该系统包括：激光信号发生器、第二光纤数值孔径与功率直方图生成模块、光纤激光的状态获取模块和第二反馈控制模块；所述激光信号发生器，用于将激光注入被测包层光纤的纤芯；所述第二光纤数值孔径与功率直方图生成模块，用于检测被测包层光纤的纤芯损耗和包层损耗，得到第二光纤输出光场的数值孔径与功率直方图；所述光纤激光的状态获取模块，用于将第二光纤输出光场的数值孔径与功率直方图与标准光纤输出光场的数值孔径与功率直方图对比，获取光纤激光的状态；所述第二反馈模块，用于根据光纤激光系统运转过程中光纤输出光场的数值孔径与功率直方图的变化趋势，实时反馈并控制光纤激光系统运转的状态参数。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点：本专利技术提供了一种光纤状态检测的方法及系统，适用于任意形式的多包层光纤，本专利技术针对多包层光纤的结构特点与光波导特性，设计并实现了基于CCD器件的多包层光纤状态的检测与控制方法。该方法应用于检测光纤缺陷、弯曲状态和损耗参数等，相比于传统探测手段具有无损，快速的特点，实现了多包层光纤熔接系统与激光系统的实时监控与反馈控制。附图说明图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤状态检测方法，其特征在于，该方法包括：S1、对光纤标准的输出光场图像进行计算，得到光纤输出光场的标准数值孔径直方图；S2、通过对采集的待测光纤输出光场图像进行分析，得到待测光纤输出光场的数值孔径直方图；S3、将待测光纤输出光场的数值孔径直方图与光纤输出光场的标准数值孔径直方图对比，得到待测光纤输出光场的状态。

【技术特征摘要】
1.一种光纤状态检测方法，其特征在于，该方法包括：S1、对标准光纤的输出光场图像进行计算，得到标准光纤输出光场的数值孔径与功率直方图；S2、通过对采集的待测光纤输出光场图像进行分析，得到待测光纤输出光场的数值孔径与功率直方图；S3、将待测光纤输出光场的数值孔径与功率直方图与标准光纤输出光场的数值孔径与功率直方图对比，得到待测光纤输出光场的状态变化。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2具体包括：S20、对采集的待测光纤输出光场图像进行分析，判断待测光纤输出光斑的中心；S21、计算待测光纤输出光场在每一个环状数值孔径区域内的功率比例，得到待测光纤输出光场的数值孔径与功率直方图。3.一种光纤熔接状态检测与控制方法，其特征在于，该方法包括：A1、将待输入熔接光纤与待输出熔接光纤进行熔接；A2、检测熔接后的光纤纤芯损耗和包层损耗，得到光纤输出光场的数值孔径与功率直方图；A3、将光纤输出光场的数值孔径与功率直方图与标准光纤输出光场的数值孔径与功率直方图对比，获取光纤熔接过程中的状态；A4、根据熔接过程中光纤输出光场的数值孔径与功率直方图的变化趋势与损耗参数，实时反馈并控制熔接过程参数。4.一种光纤激光检测与控制方法，其特征在于，该方法包括：B1、检测光纤激光系统中被测包层光纤的纤芯损耗和包层损耗，得到光纤输出光场的数值孔径与功率直方图；B2、将光纤输出光场的数值孔径与功率直方图与标准光纤输出光场的数值孔径与功率直方图对比，获取光纤激光系统的状态；B3、根据光纤激光系统运转过程中光纤输出光场的数值孔径与功率直方图的变化趋势，实时反馈并控制光纤激光系统运转的状态参数。5.一种光纤状态检测系统，其特征在于，该系统包括：标准光纤数值孔径与功率直方图生成模块、待测光纤数值孔径与功率直方图生成模块和光纤状态比对模块；所述标准光纤数值孔径与功率直方图生成...

【专利技术属性】
技术研发人员：巩马理，付晨，肖启荣，闫平，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11